sediment kao sekundarni izvor zagaĐivanja kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3...

41
SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA ZAGAĐIVANJA mr Jelena Tričković

Upload: others

Post on 20-Feb-2020

16 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJAZAGAĐIVANJA

mr Jelena Tričković

Page 2: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

KOLIČINE SEDIMENATA KOJI SE KOLIČINE SEDIMENATA KOJI SE IZMULJAVAJU U VOJVODINIIZMULJAVAJU U VOJVODINIIZMULJAVAJU U VOJVODINI:IZMULJAVAJU U VOJVODINI:

Pantelić i sar. (2004):

u periodu 1994-2003 godišnja količina izmuljenog sedimenta je bila 0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom desetogodišnjeg perioda (1994-2004) bila je preko 5,8 mil. m3

Savić i sar. (2003) 2 miliona m3 godišnje:3Begej – 2.385.000 m3

(115.000 m3 kontaminirano)

Nadela – 100 000 m3

Svi sedimenti

Količina sedimenata koji Nadela – 100.000 m se izmuljavaju

2

Zagađeni sedimenti

Page 3: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Kada se karakterizacijom sedimenta i procenom rizika j putvrdi da je sediment zagađen iznad nivoa koji zahteva remedijaciju neophodno je pristupiti njegovoj remedijacijiremedijaciji.

Izbor odgovarajuće remedijacione alternative baziran je na balansiranju brojnih zahteva u pogledu:j j p g

tehničke izvodljivosti,

ekonomske prihvatljivosti iekonomske prihvatljivosti i

zaštite životne sredine što podrazumeva ONEMOGUĆAVANJE ŠIRENJA ŠTETNIH

3

ONEMOGUĆAVANJE ŠIRENJA ŠTETNIH MATERIJA U OKOLINU.

Page 4: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Osnovne opcije za remedijaciju Osnovne opcije za remedijaciju

in-situ remedijacija, koja predstavlja opciju bez uklanjanja

sedimenta susedimenta su::

sedimenta (monitoring prirodnog uklanjanja, in-situ tretman ili izolacija zagađenog sedimenta prekrivanjem) iex-situ remedijacija, koja podrazumeva vađenjeex situ remedijacija, koja podrazumeva vađenje zagađenog sedimenta, njegov transport, eventualnu obradu i odlaganje (izmuljavanje sa odlaganjem ili izmuljavanje sa tretmanom i odlaganjem)

Tri vrste deponija (engleski Tri vrste deponija (engleski Confined Disposal FacilityConfined Disposal Facility (CDF)):(CDF)):

tretmanom i odlaganjem).

4

Page 5: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Primena bilo koje ex-situ remedijacione tehnologije za j j g jzagađeni sediment zahteva sprovođenje serije koraka:1. Izmuljavanje2 T t2.Transport3.Predtretman i/ili tretman uključujući tretman otpadnih

tokovatokova4.Konačno odlaganje

OG Ć OS G OMOGUĆNOST PREDVIĐANJA GUBITAKA POLUTANATA U BILO KOJOJ GORE NAVEDENOJ KOMPONENTI

REMEDIJACIONOG PROCESA VEOMA JE VAŽNA ZA

5

REMEDIJACIONOG PROCESA VEOMA JE VAŽNA ZA OCENU PREDLOŽENE MENADŽMENT STRATEGIJE.

Page 6: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

GUBICI TOKOM IZMULJAVANJAGUBICI TOKOM IZMULJAVANJAGUBICI TOKOM IZMULJAVANJAGUBICI TOKOM IZMULJAVANJA

Tokom izmuljavanja neminovno dolazi do oslobađanja polutanata, pri čemu količina gubitaka zavisi od primenjene tehnikepri čemu količina gubitaka zavisi od primenjene tehnike izmuljavanja.Postoje dva osnovna puta gubitaka polutanata:1 resuspenzija sedimenta – polutanti koji ostaju1. resuspenzija sedimenta – polutanti koji ostaju

vezani za suspendovane čestice bivaju transportovani i ponovno istaloženi na lokacijama udaljenim od mesta izmuljavanjaudaljenim od mesta izmuljavanja.

2. mešanje površinske vode sa pornom vodom u kojoj se nalaze polutanti u rastvorenom obliku, kao i b j t ž di t/ d i bi zbog pomeranja ravnoteže sediment/voda i zbog promene uslova sredine.

3. Treći put, relativno manje bitan, jeste transfer

6

polutanata u atmosferu usled isparavanja lako isparljivih polutanata.

Page 7: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

1.1. Procena resuspenzije sedimenta Procena resuspenzije sedimenta tokom izmuljavanjatokom izmuljavanja

Procena gubitka polutanata usled resuspenzije se zapravo svodi na procenu brzine resuspenzije sedimenta tokom izmuljavanja.Brzina resuspenzije = f(način izmuljavanja, osobineBrzina resuspenzije f(način izmuljavanja, osobine sedimenta)

7

Page 8: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Masa polutanta koja se oslobađa tokom izmuljavanja:Masa polutanta koja se oslobađa tokom izmuljavanja:

CDAf ssr CDAfm ⋅⋅⋅⋅= ρ

m = masa oslobođenog polutanta (g)fr = frakcija sedimenta koja se resuspenduje tokom izmuljavanjaρ = gustina sedimenta (g/cm3)ρs = gustina sedimenta (g/cm3)A = ukupna površina dostupna za resuspenziju (cm2)D = dubina izmuljavanja (cm)C = koncentracija polutanta u sedimentu (g/g suve mase)

8

Cs = koncentracija polutanta u sedimentu (g/g suve mase)

Page 9: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Alternativno, ako je poznata prosečna koncentracija resuspendovanih č tih č ti ž i č ti b i ij R ( / ) čvrstih čestica, može se izračunati brzina resuspenzije, RD (g/s):

CQCR = SDPD CQCR =

RD se zasniva na ukupnoj koncentraciji ( t ) l t t i i ij l i t j

9

(vezana+rastvorena) polutanta inicijalno prisutnoj u sedimentu

Page 10: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

a.a. Procena resuspenzije kod Procena resuspenzije kod hid ličk i lj jhid ličk i lj jhidrauličkog izmuljavanjahidrauličkog izmuljavanja

a bp S CC V V⎛ ⎞ ⎛ ⎞

⎜ ⎟ ⎜ ⎟

C č k ij

p S CF D

w i i

V VF FV Vρ

⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Cp = prosečna koncentracija suspendovanih čestica na mestu izmuljavanja (g/cm3)ρ = gustina vode (g/cm3)ρw = gustina vode (g/cm3)

FF = koeficijent koji obuhvata sve f kt i d bi i lj j

Vi = karakteristična brzina usisavanja (cm/s)faktore izuzev dubina izmuljavanjaFD = faktor brzine resuspenzije koji u obzir uzima i dubinu izmuljavanjaV = brzina okretanja glave

VC = efektivna brzina sečiva (cm/s)a = empirijski faktor brzine okretanjab = empirijski faktor tangencijalne brzine

10

VS = brzina okretanja glave rotirajućeg sečiva (cm/s)

b empirijski faktor tangencijalne brzine

Page 11: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

James River, Virginia, Collins (1989) razvili su sledeće g ( )jednačine na osnovu kojih je moguće predvideti faktore FF i FD:

( )( )7,04410 / 13,32log 10 2,05chD dFF

= −

( ) ( )2 71 1,9 1 0,41 1D F FF D D= + − + −

Dch = dijametar glave sečiva (cm)d = efektivni dijametar veličine čestica sedimenta (cm)D d bi k f k iji dij l i j ć či

11

DF = dubina useka u funkciji dijametra glave rotirajućeg sečiva

Page 12: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Uzimajući u obzir dimenzije rotirajućeg sečiva visinuUzimajući u obzir dimenzije rotirajućeg sečiva, visinu Hch, dužinu Lch i poprečni presek αHch,β Lch, gde su α i β faktori koji u obzir uzimaju da je zahvaćena zapremina sedimenta koja se izmuljava obično veća od dimenzija rotirajućeg sečiva, dobija se da je brzina resuspenzije za hidrauličko izmuljavanje:resuspenzije za hidrauličko izmuljavanje:

D h P t h h SR C V H L Cα β=,D ch P t ch ch SR C V H L Cα β

V = tangencijalna brzina rotirajuće glave sečiva

12

Vt = tangencijalna brzina rotirajuće glave sečiva

Page 13: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

b.b. Procena resuspenzije kod Procena resuspenzije kod h ičk i lj jh ičk i lj jmehaničkog izmuljavanjamehaničkog izmuljavanja

Parametri koji utiču na resuspenziju sedimenta su veličina kašike, vreme trajanja jednog ciklusa vađenja i tip kašike. Bezdimenzioni parametar koji u obzir uzima dimenzije kašike:

( )1/31 2 bccb

b b

LB Vh h

= =

B = Collins-ov parametar kašikehb = dubina vode na mestu izmuljavanja (cm)V = zapremina kašike (cm3)

13

Vcb = zapremina kašike (cm3)Lbc = karakteristična dužina kašike (cm)

Page 14: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Brzina resuspenzije za mehaničko izmuljavanje data p j j jje jednačinom:

( )32

20 0023b b bL h h BC C C⎛ ⎞⎜ ⎟( ) 2

, 0,0023bc b bD b P C W bc S

cb cb c

L h h BR C C L CT

γ γρτ τ

⎛ ⎞= = ⎜ ⎟

⎝ ⎠

γ = Bohlen-ov koeficijent korekcije površine zahvatanja (od 2 do 4)hb/τcb = efektivna brzina kretanja korpeT reme trajanja cikl saTC = vreme trajanja ciklusa

Upotreba zatvorene kašike smanjuje resuspenziju

14

p j j p jsedimenta od 30 do 70%.

Page 15: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

2.2. Predviđanje rastvorene frakcije Predviđanje rastvorene frakcije l t t t k i lj j l t t t k i lj j polutanata tokom izmuljavanja polutanata tokom izmuljavanja

Do oslobađanja polutanata iz vezane u rastvorenuDo oslobađanja polutanata iz vezane u rastvorenu formu tokom izmuljavanja dolazi zbog pomeranja ravnoteže sediment/voda i zbog promene uslova sredine:

promena oksido-redukcionog potencijala, oksidacija sulfida i oslobađanje metala – strogo zavisno od kinetike

desorpcije organskih polutanata

15

Page 16: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Procena gubitka organskih Procena gubitka organskih l t t l d t jl t t l d t jpolutanata usled rastvaranjapolutanata usled rastvaranja

Model ravnotežne raspodele:p

⋅ pS CCC

1+⋅=

pd

pSW CK

C

Cw = koncentracija polutanta u vodi (mg/l)CS = koncentracija polutanta u sedimentu (mg/kg)Cp = prosečna koncentracija suspendovanih čestica u posmatranoj zapremini na mestu izmuljavanja (kg/l)Kd = koeficijent raspodele organskog jedinjenja između sedimenta i vode (l/kg)

16

Page 17: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

a.a. Hidrauličko izmuljavanjeHidrauličko izmuljavanje

Brzina oslobađanja rastvorenih polutanata jednaka je proizvodu koncentracije polutanta u vodi, zahvaćene zapremine i protoka krozzapremine i protoka kroz posmatranu zapreminu:

,d ch W t ch chR C V H Lα β=

17

Page 18: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

b.b. Mehaničko izmuljavanjeMehaničko izmuljavanjej jj j

Brzina oslobađanja rastvorenihBrzina oslobađanja rastvorenih polutanata:

( )2,

bd b w bc w

hR L Cγρτ

=cbτ

Važno je napomenuti da obe navedene jednačine predviđaju koncentracije rastvorenih polutanata na mestu izmuljavanja a ne nizvodno od mesta radova

18

mestu izmuljavanja, a ne nizvodno od mesta radova.

Page 19: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Primena modela ravnotežne raspodele ima brojne p jnedostatke (ne uzima u obzir adsorpciju, difuziju) –stoga predstavlja vrlo konzervativan pristup.Najtačniji način procene količine polutanta koji tokomNajtačniji način procene količine polutanta koji tokom izmuljavanja dospevaju u površinsku vodu usled rastvaranja jesu laboratorijski testovi u kojima se simuliraju uslovi mešanja i razblaživanja

Ovakvi testovi su praktično neophodni za procenu ponašanja metala koji podležu kompleksnimponašanja metala koji podležu kompleksnim rekacijama uslovljenim brojnim uslovima sredine pa ja matematičko modelovanje sistema složeno

19

Page 20: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

GUBICI U FAZI TRANSPORTAGUBICI U FAZI TRANSPORTANakon uklanjanja sediment se često transportuje do lokacije za predtretman, tretman ili konačno odlaganje (cevovodi, barže, kamioni)

Gubitke tokom transporta je jednostavnije

kamioni).

jednostavnije kontrolisati nego predvideti jer se gubici dešavaju usled k id t ih i li j iakcidentnih izlivanja i

curenja, događaja koje je teško, ako ne i nemoguće, predvideti.g , p

Izlivanja i curenja će prouzrokovati gubitke suspendovanih čestica i rastvorene frakcije polutanata. Volatilizacija je jedan od

20

j j j jputeva kontaminacije koji se donekle može predvideti i kontrolisati.

Page 21: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

GUBICI U FAZI PREDTRETMANA/TRETMANAGUBICI U FAZI PREDTRETMANA/TRETMANA

21

Page 22: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

D ij dt t /t tD ij dt t /t tDeponija za predtretman/tretmanDeponija za predtretman/tretman

22

Page 23: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Uklanjanje suspendovanog materijalaUklanjanje suspendovanog materijalaUklanjanje suspendovanog materijalaUklanjanje suspendovanog materijalaUklanjanje suspendovanog materijala je zapravo najvažniji korak u tehnologiji prečišćavanja otpadnih tokova sakorak u tehnologiji prečišćavanja otpadnih tokova sa deponija jer se primenom ovog koraka postižu najveće koristi u poboljšanju kvaliteta efluenta.

Procesi:Hemijsko bistrenje dodatkom polielektrolitaj j p

U dobro dizajniranim i vođenim procesima flokulacije može da se postigne koncentracija suspendovanih čestica od 50 mg/lčestica od 50 mg/l.

Filtracija preko granularnog materijala (šljunak, pesak, antracit) do koncentracija 5-10 mg/l.

23

Membranska mikrofiltracija.

Page 24: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Predviđanje kvaliteta efluenta Predviđanje kvaliteta efluenta –– hidrauličko hidrauličko izmuljavanjeizmuljavanjeizmuljavanjeizmuljavanje

Procena in-situ zapremine sedimenta.Procena kvaliteta sedimenta.Procena koncentracije suspendovanih čestica u

Evaluacija relevantnih podataka o izmuljavanju i

a Procena koncentracije suspendovanih čestica u influentu (~145 g/l).Brzina punjenja, hidraulički faktor efikasnosti.

lokaciji odlaganja

fluen

ta

Testovi izluživanja Testovi u kolonama

litet

a e

Procena rastvorene frakcije polutanata

Procena koncentracije suspendovanih čestica

ena

kva

Procena ukupne koncentracije polutanata u efluentu

Evaluacija zona mešanja

Pro

ce

24

Evaluacija zona mešanja i poređenje sa

kriterijumima kvaliteta

Page 25: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Predviđanje kvaliteta efluenta Predviđanje kvaliteta efluenta –– mehaničko mehaničko i lj ji lj jizmuljavanjeizmuljavanje

Mehaničko izmuljivanje omogućava uklanjanje sedimenta skoro sa istim sadržajem suve materije i zapreminom kao u in-situ sedimentu, uz mali dodatak p ,vode.

Prema tome, in-situ sadržaj vode i polutanata, kao i koncentracija polutanata u influentu, su dobri parametri za predviđanje kvaliteta izmuljenog materijala.

Veoma malo efluenta a mala količina vode koja možeVeoma malo efluenta, a mala količina vode koja može da se javi imaće kvalitet porne vode.

25

Page 26: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

IzluživanjeIzluživanjejj

Putevi izluživanja: P d k i di t ijPorna voda nakon primarne sedimentacije.Kišnica ili voda nakon topljenja snega.Podzemna voda ako je u kontaktu sa izmuljenimPodzemna voda ako je u kontaktu sa izmuljenim materijalom.A za deponije delimično u vodi, i površinska voda.

Izlužena voda ima sastav porne vode, a izluživanje d t lj k bi ij đ f l l t tpredstavlja kombinaciju međufaznog prelaza polutanata

sa izmuljenog materijala u pornu vodu i konsekutivnog kretanje porne vode.

26

Page 27: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

FAZNI FAZNI PRELAZI IPRELAZI IPRELAZI I PRELAZI I FAKTORI FAKTORI KOJI IHKOJI IHKOJI IH KOJI IH KONTROLIŠUKONTROLIŠU

27

Page 28: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

U stanju ravnoteže uspostavlja se konstantan odnos koncentracija jedinjenja u dve faze, a na granici faza heterogenog sistema se izjednačavaju brzine prelaza molekula jedinjenja iz jedne u drugu fazu:

Sd

CK =dW

KC

Kd = koeficijent raspodele jedinjenja između sedimenta i vode (l/kg)

CS = koncentracija jedinjenja u sedimentu (mg/kg)

28

CW = koncentracija jedinjenja u vodi (mg/kg)

Page 29: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Koncept lokalne ravnotežeKoncept lokalne ravnotežeKoncept lokalne ravnotežeKoncept lokalne ravnoteže

PORNA VODA U SVAKOM INKREMENTU DOLAZI U RAVNOTEŽU SA ČESTICAMA SEDIMENTA U DATOM INKREMENTU PRE NEGO ŠTO

29

ČESTICAMA SEDIMENTA U DATOM INKREMENTU PRE NEGO ŠTO NASTAVI KRETANJE KA SLEDEĆEM INKREMENTU

Page 30: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Organski polutanti se sorbuju za huminske i fulvinske kiseline koje čine rastvorenu organsku materiju. Budući da je rastvorena organska materija mobilna, rastvoreni organski ugljenik predstavlja faktor mobilizacije polutanata g g j j jsa čvrste faze, a koncentracija polutanta u pornoj vodi može da se izračuna prema sledećoj jednačini:

( )( ) ( )d

CCSCCWPW K

CKCCKCC +=+=

11

CPW = koncentracija polutanta u pornoj vodi (mg/l)CC = koncentracija rastvorenog organskog ugljenika (kg/l)

30

C j g g g g j ( g )KC = koeficijent raspodele između organskog ugljenika i vode (l/kg)

Page 31: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Koncept raspodele za metale nije primenljiv jer ukupna k t ij t l i di t ij d tkoncentracija metala u uzorcima sedimenta nije dostupna za izluživanje.Neophodna je modifikacija modela ravnotežne raspodele da bi l iti k t ij t l j dibi se mogla proceniti koncentracija metala u pornoj vodi:

SLCC =

C = koncentracija metala koja može biti izlužena sa sedimenta (mg/kg)

Wd

CK

=

CSL = koncentracija metala koja može biti izlužena sa sedimenta (mg/kg)

Kd i CSL su zavisne od tipa sedimenta, a dodatno zavise

31

od brojnih faktora uključujući redoks potencijal, pH, sadržaj ugljenika, sumpora, gvožđa i sadržaja soli.

Page 32: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Tretman tečnih tokovaTretman tečnih tokovaU otpadnim tokovima može biti prisutan čitav spektar polutanata, a individualni se tokovi često razlikuju u p jkoncentracijama i protoku, pa njihov tretman može zahtevati kombinaciju nekoliko tehnologija.

Polutanti su u većini otpadnih tokova (izuzev u onom koji potiče od izluživanja) uglavnom vezani za suspendovane čestice, pa se problem u većinisuspendovane čestice, pa se problem u većini slučajeva rešava efikasnim uklanjanjem suspendovanog materijala.

Uobičajeno korišćene tehnologije za tretman otpadnih voda su uglavnom dovoljne za postizanje odgovarajućeg kvaliteta za ispuštanje efluenta

32

odgovarajućeg kvaliteta za ispuštanje efluenta.

Page 33: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

IsparavanjeIsparavanje

Isparavanje je fazni prelaz koji se dešava na granici faze tečnost/gas. Volatilizacija sa izmuljenog materijalatečnost/gas. Volatilizacija sa izmuljenog materijala podrazumeva stoga prvo desorpciju u vodenu fazu, a tek potom transfer u gasnu fazu.

33

Page 34: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Tendencija nekog jedinjenja da podlegne isparavanju generalno je povezana sa Henrijevom konstantom:generalno je povezana sa Henrijevom konstantom:

RTCpMH AA

*

=CCH α=

RTCWC

C = koncentracija jedinjenja u vazduhu (g/cm3)Cα = koncentracija jedinjenja u vazduhu (g/cm3)CW = koncentracija rastvorenog jedinjenja u vodi (g/cm3)MA = molekulska masa jedinjenja A (g/mol)pA* = napon pare čiste komponente A (atm)R = univerzalna gasna konstantaT = temperatura (K)

34

p ( )C = rastvorljivost jedinjenja u vodi (g/cm3)

Page 35: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Jedinjenja sa visokom Henrijevom konstantom će imati tendenciju da isparavaju, a jedinjenja sa malomtendenciju da isparavaju, a jedinjenja sa malom Henrijevom konstantom će imati tendenciju da ostanu rastvorena u vodi. H ij k t t j b lji k t lj t d ij kHenrijeva konstanta je bolji pokazatelj tendencije ka isparavanju od napona pare:

Lindan Aroclor 1260Napon pare (atm) 1,2·10-8 5,3·10-8

B i ij d i j i i i d t b l ij

Henrijeva konstanta 2,2·10-8 0,3Rastvorljivost u vodi (g/cm3) 7,3 2,7·10-3

35

Brzina apsorpcije, odnosno isparavanja, zavisi i od turbulencija na granici faza vazduh-voda izazvanih vetrom.

Page 36: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Izmuljeni Izmuljeni materijal bez materijal bez materijal bez materijal bez kontakta sa kontakta sa vazduhomvazduhomvazduhomvazduhom

( )*WWOLW CCKN −= ( )WWOLW CCKN

NW = fluks kroz granicu faza vazduh-voda (g/cm2s)K koeficijent ukupnog transfera mase iz tečne faze (cm/s)KOL = koeficijent ukupnog transfera mase iz tečne faze (cm/s)CW = koncentracija rastvorenog polutanta u vodi (g/cm3)CW* = hipotetička koncentracija rastvorenog polutanta u ravnoteži sa

3

36

“background” koncentracijom u vazduhu (g/cm3)

Page 37: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Ukupni transfer mase iz tečne faze zavisi od brojnih faktora uključujući uslove sredine i hidrodinamičke faktore koje je teško kvantifikovati. Empirijska jednačina (Lunney, Springer, Thibodeaux (1985)) uzima u obzir sve ove faktore, a zavisi ( ))samo od dva, brzine vetra i koeficijenta molekulske difuzije.

667,023,26,19 AXOL DVK =

VX = brzina vetra (milja/h)DA = koeficijent molekulske difuzije jedinjenja A u vodi (cm2/s)

37

Page 38: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Izmuljeni materijal Izmuljeni materijal j jj ju kontaktu sa u kontaktu sa vazduhomvazduhom

Isparavanje sa sedimenta koji je u kontaktu sa vazduhom je značajniji put isparavanja od prethodnog. j j p p j p gGeotehničke osobine kao što su poroznost i sadržaj vode, hemijski faktori kao što su koeficijenti difuzije u vodi i vazduhu, i uslovi sredine kao što su brzina vetra i relativna vlažnost vazduha, utiču na brzinu isparavanja.Dodatno, procesi kao što su raspodela na granici faza vazduh-voda-izmuljeni materijal, difuzija toplotne energije, isparavanje

38

vode, sušenje sedimenta i stvaranje pukotina, mogu imati značajan uticaj na emisiju isparljivih jedinjenja.

Page 39: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

Jednačina predstavlja idealizovani model difuzije koji opisuje kretanje jedinjenja u nezasićenoj zoni blizu granice faza vazduh-izmuljeni materijal. E i i i t i ti i d l j i j č t šiEmisioni putevi uzeti pri modelovanju su isparavanje sa čvrste površine, desorpcija sa površine čestica u vodeni film koji okružuje čvrstu česticu, desorpcija iz vodenog filma u pore ispunjene vazduhom i difuzija gasne faze u porama izmuljenog materijala.j g p j g j

id

S

e

CKHC

n 11000 ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛−

G

b

da

KKDt 1

3

+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+ρ

ε

π

ne = fluks jedinjenja A kroz granicu faza čvrsto-gas u vremenu t (mg/cm2s)Cαi = pozadinska koncentracija jedinjenja A u vazduhu u kontaktu sa čvrstom fazom (mg/cm3)t = vreme proteklo of početne ekspozicije (s)DA3 = koeficijent molekulske difuzije jedinjenja A u porama izmuljenog materijala (cm2/s)

39

A3 j j j j j p j g j ( )ε1 = poroznost izmuljenog materijalaρb = gustina (g/cm3)KG = koeficijent transfera mase gasa (cm/s) gas side mass transfer coefficient

Page 40: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

KONAČNO ODLAGANJEKONAČNO ODLAGANJE

Odlaganje sedimenta podrazumeva smeštanje izmuljenog materijala na odabranu lokaciju uz dodatnoizmuljenog materijala na odabranu lokaciju uz dodatno obezbeđenje da se zagađenje ne raširi.

Najbolja strategija za odlaganje zagađenog sedimenta j j g j g j g gda se izoluje u permanentno redukcionom okruženju -zagađeni sediment se prekriva sa čistim sedimentom da se dobiju stabilni anoksični uslovi što doprinosida se dobiju stabilni anoksični uslovi što doprinosi niskoj rastvorljivost sulfida metala u odnosu na karbonate, fosfate i okside, a važno je zbog mobilizacije

t l f i j k l k li di t limetala formiranjem kompleksa sa ligandima nastalim razgradnjom organske materije.

Neophodno uspostavljanje “after-care” monitoringa

40

Neophodno uspostavljanje after-care monitoringa.

Page 41: SEDIMENT KAO SEKUNDARNI IZVOR ZAGAĐIVANJA kao sekundarni izvor zagadjivanja.pdf0,16 mil. m3 (1994-1999) do 1,4 mil. m3 u 2002. godini, a ukupna količina izmuljenog sedimenta tokom

HVALA NA PAŽNJI!HVALA NA PAŽNJI!

41